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5. (2025·济宁)将图中的滑轮以不同的绕线方式组装成甲、乙滑轮组(甲比乙省力).小明分别用甲、乙滑轮组,在5 s内将重力为50 N的物体竖直匀速提升0.2 m,每个滑轮重力为4 N,忽略绳重和摩擦,下列说法正确的是（
A.使用甲滑轮组时的拉力为27 N
B.使用乙滑轮组时,绳子自由端移动了0.6 m
C.使用甲滑轮组时拉力的功率比使用乙滑轮组时的大
D.两个滑轮组的机械效率相等
D
）A.使用甲滑轮组时的拉力为27 N
B.使用乙滑轮组时,绳子自由端移动了0.6 m
C.使用甲滑轮组时拉力的功率比使用乙滑轮组时的大
D.两个滑轮组的机械效率相等
答案
5. D 解析:甲比乙省力,说明甲滑轮组承担物重的绳子段数比乙滑轮组的多,则甲滑轮组承担物重的绳子段数为3,乙滑轮组承担物重的绳子段数为2;使用甲滑轮组时,拉力$F_甲=\dfrac{G+G_动}{3}=\dfrac{50\ \mathrm{N}+4\ \mathrm{N}}{3}=18\ \mathrm{N}$,A错误;使用乙滑轮组时,绳子自由端移动的距离$s_乙=2h=2×0.2\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{m}$,B错误;不计绳重及摩擦,克服物体重力做的功为有用功,克服物体重力和动滑轮重力做的功为总功,则两个滑轮组做的有用功和总功都相等,时间相同,由$P=\dfrac{W_总}{t}$可知,甲、乙滑轮组中拉力的功率相同,由$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%$可知,两个滑轮组的机械效率相等,C错误,D正确.
解析
【分析】
首先观察题图可知仅有1个定滑轮和1个动滑轮，能组装出的滑轮组绕法只有两种，承担物重的绳子段数分别为2和3。题目明确甲比乙省力，说明甲的绳子段数更多，因此先确定n甲=3，n乙=2。接下来结合忽略绳重和摩擦的条件，分别计算拉力、绳端移动距离、总功、功率、机械效率，逐个比对选项即可判断正误。
【解析】
1. 确定绳子段数：图中仅有1个定滑轮、1个动滑轮，可组装的滑轮组承担物重的绳子段数只能是2或3，甲比乙省力，说明甲的绳子段数更多，因此n甲=3，n乙=2。
2. 逐一验证选项：
选项A：忽略绳重和摩擦，甲的拉力$F_甲=\frac{G+G_动}{3}=\frac{50\ \mathrm{N}+4\ \mathrm{N}}{3}=18\ \mathrm{N}$，并非27N，A错误。
选项B：乙滑轮组绳端移动距离$s_乙=n_乙h=2×0.2\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{m}$，并非0.6m，B错误。
选项C：忽略绳重摩擦，总功$W_总=W_有+W_额=Gh+G_动h$，两个滑轮组的物重G、动滑轮重$G_动$、提升高度h完全相同，因此总功相等，两次做功时间都是5s，由$P=\frac{W_总}{t}$可知，两次拉力的功率相等，C错误。
选项D：两次的有用功$W_有=Gh$相等，总功也相等，由$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%$可知，两个滑轮组的机械效率相等，D正确。
【答案】D
【知识点】滑轮组拉力计算，滑轮组机械效率，功率计算
【点评】本题的易错点是容易搞反两个滑轮组的绳子段数，同时容易错误认为不同绕法的滑轮组总功不同，要注意本题两个装置仅使用同一个动滑轮，忽略绳重摩擦时额外功完全来自动滑轮重力，提升相同高度时额外功完全相等。
【难度系数】0.6
首先观察题图可知仅有1个定滑轮和1个动滑轮，能组装出的滑轮组绕法只有两种，承担物重的绳子段数分别为2和3。题目明确甲比乙省力，说明甲的绳子段数更多，因此先确定n甲=3，n乙=2。接下来结合忽略绳重和摩擦的条件，分别计算拉力、绳端移动距离、总功、功率、机械效率，逐个比对选项即可判断正误。
【解析】
1. 确定绳子段数：图中仅有1个定滑轮、1个动滑轮，可组装的滑轮组承担物重的绳子段数只能是2或3，甲比乙省力，说明甲的绳子段数更多，因此n甲=3，n乙=2。
2. 逐一验证选项：
选项A：忽略绳重和摩擦，甲的拉力$F_甲=\frac{G+G_动}{3}=\frac{50\ \mathrm{N}+4\ \mathrm{N}}{3}=18\ \mathrm{N}$，并非27N，A错误。
选项B：乙滑轮组绳端移动距离$s_乙=n_乙h=2×0.2\ \mathrm{m}=0.4\ \mathrm{m}$，并非0.6m，B错误。
选项C：忽略绳重摩擦，总功$W_总=W_有+W_额=Gh+G_动h$，两个滑轮组的物重G、动滑轮重$G_动$、提升高度h完全相同，因此总功相等，两次做功时间都是5s，由$P=\frac{W_总}{t}$可知，两次拉力的功率相等，C错误。
选项D：两次的有用功$W_有=Gh$相等，总功也相等，由$\eta=\frac{W_{有用}}{W_总}×100\%$可知，两个滑轮组的机械效率相等，D正确。
【答案】D
【知识点】滑轮组拉力计算，滑轮组机械效率，功率计算
【点评】本题的易错点是容易搞反两个滑轮组的绳子段数，同时容易错误认为不同绕法的滑轮组总功不同，要注意本题两个装置仅使用同一个动滑轮，忽略绳重摩擦时额外功完全来自动滑轮重力，提升相同高度时额外功完全相等。
【难度系数】0.6
6. 如图所示,工人往车上装重物时,用长木板搭了个斜面,工人用平行于斜面向上的力把重物从底端匀速推到顶端.下列说法正确的是（
A.用斜面可以省力也可以省功
B.匀速推动重物的速度越大,推力做功越多
C.匀速推动重物的速度越大,推力的功率越大
D.匀速推动重物的速度越大,机械效率越大
C
）A.用斜面可以省力也可以省功
B.匀速推动重物的速度越大,推力做功越多
C.匀速推动重物的速度越大,推力的功率越大
D.匀速推动重物的速度越大,机械效率越大
答案
6. C 解析:根据斜面的工作特点和功的原理可知,利用斜面提升重物可以省力,但不能省功,A错误;沿斜面匀速推动重物时,推力做的功$W=Fs=Gh+fs$,因此推力大小只与重物的重力和斜面的摩擦力有关,与重物的速度无关,B错误;由$P=Fv$可知,推力的功率与重物移动的速度有关,在推力一定时,速度越大,推力的功率越大,C正确;用不同的速度匀速推动重物,重物对斜面的压力和接触面的粗糙程度均不变,重物所受的摩擦力不变,则推力不变,故有用功、额外功、总功不变,那么机械效率也不变,D错误.
解析
【分析】
我们可以逐个结合相关物理规律对选项进行判断：首先回忆功的原理，直接排除省功的错误说法；接下来明确推力做功的大小由推力和斜面长度共同决定，和运动速度没有关联；再结合功率的推导式P=Fv判断功率和速度的关系；最后从有用功、额外功的来源分析机械效率的影响因素，判断速度是否会改变机械效率，一步步推导就能得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析每个选项：
1. 分析选项A：根据功的原理，使用任何机械都不可能省功，斜面是省力机械，使用斜面可以省力，但会费距离，总功不会小于直接提升重物做的功，因此A错误。
2. 分析选项B：沿斜面匀速推动重物时，推力的大小由重物重力、斜面粗糙程度、斜面倾角共同决定，和重物运动的速度无关；同时重物从斜面底端推到顶端的过程中，运动的距离等于斜面的固定长度，根据W=Fs，推力和运动距离都和速度无关，因此推力做功和速度没有关系，B错误。
3. 分析选项C：推力做功的功率可以推导为$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$，匀速推动时推力F大小恒定，因此速度v越大，推力的功率P就越大，C正确。
4. 分析选项D：机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，其中有用功$W_{有}=Gh$，物重G和斜面高度h都不随速度改变；额外功是克服斜面摩擦力做的功$W_{额}=fs$，重物对斜面的压力、接触面粗糙程度都不变，因此摩擦力f不变，斜面长度s也固定，额外功同样不变，总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$也不会改变，因此机械效率和推动重物的速度无关，D错误。
【答案】
C
【知识点】
功的原理，功率计算，斜面机械效率
【点评】
本题围绕斜面场景综合考查功、功率、机械效率的概念辨析，易错点是容易错误认为运动速度会影响总功和机械效率，解题时要明确三个物理量各自的决定因素，厘清有用功、额外功的来源，不要混淆不同物理概念的影响条件。
【难度系数】
0.7
我们可以逐个结合相关物理规律对选项进行判断：首先回忆功的原理，直接排除省功的错误说法；接下来明确推力做功的大小由推力和斜面长度共同决定，和运动速度没有关联；再结合功率的推导式P=Fv判断功率和速度的关系；最后从有用功、额外功的来源分析机械效率的影响因素，判断速度是否会改变机械效率，一步步推导就能得到正确答案。
【解析】
我们逐一分析每个选项：
1. 分析选项A：根据功的原理，使用任何机械都不可能省功，斜面是省力机械，使用斜面可以省力，但会费距离，总功不会小于直接提升重物做的功，因此A错误。
2. 分析选项B：沿斜面匀速推动重物时，推力的大小由重物重力、斜面粗糙程度、斜面倾角共同决定，和重物运动的速度无关；同时重物从斜面底端推到顶端的过程中，运动的距离等于斜面的固定长度，根据W=Fs，推力和运动距离都和速度无关，因此推力做功和速度没有关系，B错误。
3. 分析选项C：推力做功的功率可以推导为$P=\frac{W}{t}=\frac{Fs}{t}=Fv$，匀速推动时推力F大小恒定，因此速度v越大，推力的功率P就越大，C正确。
4. 分析选项D：机械效率$\eta=\frac{W_{有}}{W_{总}}$，其中有用功$W_{有}=Gh$，物重G和斜面高度h都不随速度改变；额外功是克服斜面摩擦力做的功$W_{额}=fs$，重物对斜面的压力、接触面粗糙程度都不变，因此摩擦力f不变，斜面长度s也固定，额外功同样不变，总功$W_{总}=W_{有}+W_{额}$也不会改变，因此机械效率和推动重物的速度无关，D错误。
【答案】
C
【知识点】
功的原理，功率计算，斜面机械效率
【点评】
本题围绕斜面场景综合考查功、功率、机械效率的概念辨析，易错点是容易错误认为运动速度会影响总功和机械效率，解题时要明确三个物理量各自的决定因素，厘清有用功、额外功的来源，不要混淆不同物理概念的影响条件。
【难度系数】
0.7
7. 朝鲜族有一种深受群众喜爱的娱乐活动“跳板”，支点在跳板中央，当体重均为 600 N 的两名运动员从 1.5 m 高处由静止下落到跳板一端时，静止于另一端重为 450 N 的女运动员被向上弹起 3 m 高. 若不计空气阻力，跳板的机械效率为（
A.100%
B.90%
C.75%
D.25%
C
）A.100%
B.90%
C.75%
D.25%
答案
7. C 解析:体重为600 N的两名运动员做的总功$W_总=2G_1h_1=2×600\ \mathrm{N}×1.5\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J}$,对重为450 N的女运动员做的有用功$W_{有用}=G_2h_2=450\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=1350\ \mathrm{J}$,跳板的机械效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{1350\ \mathrm{J}}{1800\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$,C正确.
解析
【分析】
这道题要求跳板的机械效率，首先要回忆机械效率的核心定义：机械效率是有用功与总功的比值。解题时第一步要先明确总功和有用功分别对应什么：两名从高处下落的运动员，他们下落过程中重力做的总功就是输入给跳板的总能量，也就是过程的总功；而我们使用跳板的目的是将另一端的女运动员弹起，因此对女运动员做的功就是有用功。接下来分别代入功的计算公式算出总功和有用功，最后代入机械效率公式就能得到结果，注意读题时要注意是两名下落的运动员，计算总功时不要漏乘人数。
【解析】
解：
1. 计算总功：两名运动员下落过程中，重力做的总功就是跳板获得的总输入能量，即总功：
$W_总=2G_1h_1=2×600\ \mathrm{N}×1.5\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J}$
2. 计算有用功：跳板对女运动员做的功是有用功，等于女运动员被弹起后增加的重力势能：
$W_{有用}=G_2h_2=450\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=1350\ \mathrm{J}$
3. 计算跳板的机械效率：
代入机械效率公式：
$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{1350\ \mathrm{J}}{1800\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$
因此答案选C。
【答案】
C
【知识点】
机械效率计算，功的计算
【点评】
本题结合朝鲜族特色传统活动的真实场景考察机械效率的实际应用，核心考点是区分实际场景中的总功和有用功，易错点是容易忽略下落的是两名运动员，漏乘人数导致总功计算错误，最终得到效率大于100%的不符合物理规律的结果，解题时要仔细提取题干的关键条件。
【难度系数】
0.7
这道题要求跳板的机械效率，首先要回忆机械效率的核心定义：机械效率是有用功与总功的比值。解题时第一步要先明确总功和有用功分别对应什么：两名从高处下落的运动员，他们下落过程中重力做的总功就是输入给跳板的总能量，也就是过程的总功；而我们使用跳板的目的是将另一端的女运动员弹起，因此对女运动员做的功就是有用功。接下来分别代入功的计算公式算出总功和有用功，最后代入机械效率公式就能得到结果，注意读题时要注意是两名下落的运动员，计算总功时不要漏乘人数。
【解析】
解：
1. 计算总功：两名运动员下落过程中，重力做的总功就是跳板获得的总输入能量，即总功：
$W_总=2G_1h_1=2×600\ \mathrm{N}×1.5\ \mathrm{m}=1800\ \mathrm{J}$
2. 计算有用功：跳板对女运动员做的功是有用功，等于女运动员被弹起后增加的重力势能：
$W_{有用}=G_2h_2=450\ \mathrm{N}×3\ \mathrm{m}=1350\ \mathrm{J}$
3. 计算跳板的机械效率：
代入机械效率公式：
$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{1350\ \mathrm{J}}{1800\ \mathrm{J}}×100\%=75\%$
因此答案选C。
【答案】
C
【知识点】
机械效率计算，功的计算
【点评】
本题结合朝鲜族特色传统活动的真实场景考察机械效率的实际应用，核心考点是区分实际场景中的总功和有用功，易错点是容易忽略下落的是两名运动员，漏乘人数导致总功计算错误，最终得到效率大于100%的不符合物理规律的结果，解题时要仔细提取题干的关键条件。
【难度系数】
0.7
8. 用如图所示滑轮组匀速提升重为 200 N 的物体,人对绳的拉力为 125 N,不计绳重和摩擦,滑轮组的机械效率为
80%
.若人的体重为 550 N,拉动过程中绳始终未断裂,则用此滑轮组能提升的最大物重为1050
N.答案
8. 80% 1050 解析:由题图可知,承担物重的绳子段数n=2,绳子自由端移动的距离$s=2h$,则滑轮组的机械效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{Gh}{Fs}×100\%=\dfrac{G}{2F}×100\%=\dfrac{200\ \mathrm{N}}{125\ \mathrm{N}×2}×100\%=80\%$;在不计摩擦与绳重时,$F=\dfrac{G+G_动}{2}$,即$125\ \mathrm{N}=\dfrac{200\ \mathrm{N}+G_动}{2}$,解得$G_动=50\ \mathrm{N}$,因为人站在地面上施加的最大拉力为自身重力,所以最大拉力$F'=550\ \mathrm{N}$,$F'=\dfrac{G'+G_动}{2}$,即$550\ \mathrm{N}=\dfrac{G'+50\ \mathrm{N}}{2}$,解得最大物重$G'=1050\ \mathrm{N}$.
解析
【分析】
首先第一步先观察滑轮组的绕线方式，数出承担动滑轮和物重的绳子段数n，由图可知n=2。第一空计算机械效率，我们可以利用机械效率的定义式η=W有/W总，其中有用功是提升物体做的功W有=Gh，总功是拉力做的功W总=Fs，结合s=nh的关系，代入已知的物重G、拉力F就可以算出机械效率。接下来第二空，题目说明不计绳重和摩擦，此时拉力F和物重、动滑轮重力的关系为F=(G+G动)/n，我们可以先代入第一次的已知数据，求出动滑轮的自重G动。之后要注意隐含条件：人站在地面拉绳子，能施加的最大拉力不能超过自身的体重，否则人会被绳子拉起，因此最大拉力等于人的体重，再代入拉力公式，就能反推出此时能提升的最大物重。
【解析】
1. 确定绳子段数：由图可知，承担物重的绳子段数n=2，因此绳子自由端移动距离s=2h。
2. 计算滑轮组的机械效率：
根据机械效率定义：
$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{Gh}{Fs} × 100\% = \frac{Gh}{F × 2h} × 100\% = \frac{G}{2F} × 100\%$
代入G=200N，F=125N：
$\eta = \frac{200\ \mathrm{N}}{2 × 125\ \mathrm{N}} × 100\% = 80\%$
3. 求动滑轮的重力：
不计绳重和摩擦时，拉力满足$F=\frac{G+G_动}{n}$，代入已知的F=125N，G=200N，n=2：
$125\ \mathrm{N} = \frac{200\ \mathrm{N} + G_动}{2}$
解得$G_动=50\ \mathrm{N}$。
4. 计算能提升的最大物重：
人站在地面施加的最大拉力不能超过自身重力，因此最大拉力$F'=G_人=550\ \mathrm{N}$，再次代入拉力公式$F'=\frac{G'+G_动}{n}$：
$550\ \mathrm{N} = \frac{G' + 50\ \mathrm{N}}{2}$
解得$G'=1050\ \mathrm{N}$。
【答案】
80%；1050
【知识点】
滑轮组机械效率计算；滑轮组拉力规律；动滑轮重力求解
【点评】
本题是滑轮组的经典基础计算题，核心考察滑轮组相关公式的灵活应用，易错点一是数错承担物重的绳子段数，二是忽略“人站在地面时最大拉力等于自身体重”的隐含条件，掌握不计绳重摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系是解题的关键。
【难度系数】
0.7
首先第一步先观察滑轮组的绕线方式，数出承担动滑轮和物重的绳子段数n，由图可知n=2。第一空计算机械效率，我们可以利用机械效率的定义式η=W有/W总，其中有用功是提升物体做的功W有=Gh，总功是拉力做的功W总=Fs，结合s=nh的关系，代入已知的物重G、拉力F就可以算出机械效率。接下来第二空，题目说明不计绳重和摩擦，此时拉力F和物重、动滑轮重力的关系为F=(G+G动)/n，我们可以先代入第一次的已知数据，求出动滑轮的自重G动。之后要注意隐含条件：人站在地面拉绳子，能施加的最大拉力不能超过自身的体重，否则人会被绳子拉起，因此最大拉力等于人的体重，再代入拉力公式，就能反推出此时能提升的最大物重。
【解析】
1. 确定绳子段数：由图可知，承担物重的绳子段数n=2，因此绳子自由端移动距离s=2h。
2. 计算滑轮组的机械效率：
根据机械效率定义：
$\eta = \frac{W_{有用}}{W_总} × 100\% = \frac{Gh}{Fs} × 100\% = \frac{Gh}{F × 2h} × 100\% = \frac{G}{2F} × 100\%$
代入G=200N，F=125N：
$\eta = \frac{200\ \mathrm{N}}{2 × 125\ \mathrm{N}} × 100\% = 80\%$
3. 求动滑轮的重力：
不计绳重和摩擦时，拉力满足$F=\frac{G+G_动}{n}$，代入已知的F=125N，G=200N，n=2：
$125\ \mathrm{N} = \frac{200\ \mathrm{N} + G_动}{2}$
解得$G_动=50\ \mathrm{N}$。
4. 计算能提升的最大物重：
人站在地面施加的最大拉力不能超过自身重力，因此最大拉力$F'=G_人=550\ \mathrm{N}$，再次代入拉力公式$F'=\frac{G'+G_动}{n}$：
$550\ \mathrm{N} = \frac{G' + 50\ \mathrm{N}}{2}$
解得$G'=1050\ \mathrm{N}$。
【答案】
80%；1050
【知识点】
滑轮组机械效率计算；滑轮组拉力规律；动滑轮重力求解
【点评】
本题是滑轮组的经典基础计算题，核心考察滑轮组相关公式的灵活应用，易错点一是数错承担物重的绳子段数，二是忽略“人站在地面时最大拉力等于自身体重”的隐含条件，掌握不计绳重摩擦时拉力与物重、动滑轮重的关系是解题的关键。
【难度系数】
0.7
9. 水平地面上放着重为 200 N、棱长为 0.2 m 的正方体物块,现将其由斜面底端匀速拉至顶端,如图所示.已知平行于斜面的拉力为 120 N,物块移动的距离为 2 m,升高 1 m.
(1)求物块放在水平地面上时对地面的压强.
(2)求斜面的机械效率(百分号前保留1位小数).
(3)求物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小.
(1)求物块放在水平地面上时对地面的压强.
(2)求斜面的机械效率(百分号前保留1位小数).
(3)求物块沿斜面向上滑动时所受的摩擦力大小.
答案
9. (1)$p=\dfrac{F}{S}=\dfrac{G}{S}=\dfrac{200\ \mathrm{N}}{(0.2\ \mathrm{m})^2}=5000\ \mathrm{Pa}$ (2)$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{Gh}{Fs}×100\%=\dfrac{200\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}}{120\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}}×100\%=\dfrac{200\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}}×100\%≈83.3\%$ (3)$f=\dfrac{W_{额外}}{s}=\dfrac{W_总-W_{有用}}{s}=\dfrac{240\ \mathrm{J}-200\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=20\ \mathrm{N}$
解析:(1)根据题意可知,正方体物块的重力是200 N,棱长为0.2 m,所以对水平面的压力$F=G=200\ \mathrm{N}$,受力面积$S=(0.2\ \mathrm{m})^2=0.04\ \mathrm{m}^2$,由$p=\dfrac{F}{S}$可知,物块放在水平地面上时对地面的压强$p=5000\ \mathrm{Pa}$.(2)将物块拉上斜面做的总功$W_总=Fs=120\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$,做的有用功$W_{有用}=Gh=200\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=200\ \mathrm{J}$,斜面的机械效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{200\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}}×100\%≈83.3\%$.(3)将物块拉上斜面做的额外功$W_{额外}=W_总-W_{有用}=240\ \mathrm{J}-200\ \mathrm{J}=40\ \mathrm{J}$,克服物块所受的摩擦力做的功为额外功,故物块沿斜面向上滑动时,所受的摩擦力$f=\dfrac{W_{额外}}{s}=\dfrac{40\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=20\ \mathrm{N}$.
解析:(1)根据题意可知,正方体物块的重力是200 N,棱长为0.2 m,所以对水平面的压力$F=G=200\ \mathrm{N}$,受力面积$S=(0.2\ \mathrm{m})^2=0.04\ \mathrm{m}^2$,由$p=\dfrac{F}{S}$可知,物块放在水平地面上时对地面的压强$p=5000\ \mathrm{Pa}$.(2)将物块拉上斜面做的总功$W_总=Fs=120\ \mathrm{N}×2\ \mathrm{m}=240\ \mathrm{J}$,做的有用功$W_{有用}=Gh=200\ \mathrm{N}×1\ \mathrm{m}=200\ \mathrm{J}$,斜面的机械效率$\eta=\dfrac{W_{有用}}{W_总}×100\%=\dfrac{200\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}}×100\%≈83.3\%$.(3)将物块拉上斜面做的额外功$W_{额外}=W_总-W_{有用}=240\ \mathrm{J}-200\ \mathrm{J}=40\ \mathrm{J}$,克服物块所受的摩擦力做的功为额外功,故物块沿斜面向上滑动时,所受的摩擦力$f=\dfrac{W_{额外}}{s}=\dfrac{40\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}}=20\ \mathrm{N}$.
解析
【分析】
这道题可以分三个小问逐个梳理解题思路：
1. 第一问求水平地面的压强：水平放置的物体对地面的压力大小等于自身重力，题目已知物块重力为200N，先根据正方体棱长算出物块与地面的接触面积也就是受力面积，再代入压强定义式p=F/S即可求出压强。
2. 第二问求斜面的机械效率：机械效率是有用功与总功的比值，本题中有用功是克服物块重力将其提升对应高度做的功，用W有用=Gh计算；总功是拉力沿斜面移动对应距离做的功，用W总=Fs计算，两个功的比值乘以100%就能得到斜面的机械效率。
3. 第三问求斜面对物块的摩擦力：斜面场景下的额外功是克服摩擦力做的功，额外功等于总功减去有用功，再根据W额外=fs的变形公式f=W额外/s，代入对应数值即可求出摩擦力大小。
【解析】
(1) 物块放在水平地面上，对地面的压力等于自身重力：
$F_{\mathrm{压}} = G = 200\ \mathrm{N}$
正方体物块的受力面积为底面积：
$S = a^2 = (0.2\ \mathrm{m})^2 = 0.04\ \mathrm{m^2}$
代入压强公式可得：
$p = \dfrac{F_{\mathrm{压}}}{S} = \dfrac{200\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m^2}} = 5000\ \mathrm{Pa}$
(2) 拉力做的总功：
$W_{\mathrm{总}} = Fs = 120\ \mathrm{N} × 2\ \mathrm{m} = 240\ \mathrm{J}$
克服物块重力做的有用功：
$W_{\mathrm{有用}} = Gh = 200\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m} = 200\ \mathrm{J}$
斜面的机械效率：
$\eta = \dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \dfrac{200\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 83.3\%$
(3) 克服摩擦力做的额外功：
$W_{\mathrm{额外}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有用}} = 240\ \mathrm{J} - 200\ \mathrm{J} = 40\ \mathrm{J}$
由$W_{\mathrm{额外}} = fs$变形得摩擦力：
$f = \dfrac{W_{\mathrm{额外}}}{s} = \dfrac{40\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}} = 20\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) 物块对地面的压强为$5000\ \mathrm{Pa}$；
(2) 斜面的机械效率约为$83.3\%$；
(3) 物块沿斜面滑动时所受摩擦力为$20\ \mathrm{N}$。
【知识点】
固体压强计算，机械效率计算，功的公式应用
【点评】
本题是斜面场景下的力学综合基础题，串联考察了压强、功、机械效率的核心知识点，难度梯度设置合理。求解斜面摩擦力时，初中阶段不通过力的分解计算，利用总功、有用功、额外功的差值关系推导是该类题型的常规解法，要避免直接用拉力减去重力的错误思路。
【难度系数】
0.7
这道题可以分三个小问逐个梳理解题思路：
1. 第一问求水平地面的压强：水平放置的物体对地面的压力大小等于自身重力，题目已知物块重力为200N，先根据正方体棱长算出物块与地面的接触面积也就是受力面积，再代入压强定义式p=F/S即可求出压强。
2. 第二问求斜面的机械效率：机械效率是有用功与总功的比值，本题中有用功是克服物块重力将其提升对应高度做的功，用W有用=Gh计算；总功是拉力沿斜面移动对应距离做的功，用W总=Fs计算，两个功的比值乘以100%就能得到斜面的机械效率。
3. 第三问求斜面对物块的摩擦力：斜面场景下的额外功是克服摩擦力做的功，额外功等于总功减去有用功，再根据W额外=fs的变形公式f=W额外/s，代入对应数值即可求出摩擦力大小。
【解析】
(1) 物块放在水平地面上，对地面的压力等于自身重力：
$F_{\mathrm{压}} = G = 200\ \mathrm{N}$
正方体物块的受力面积为底面积：
$S = a^2 = (0.2\ \mathrm{m})^2 = 0.04\ \mathrm{m^2}$
代入压强公式可得：
$p = \dfrac{F_{\mathrm{压}}}{S} = \dfrac{200\ \mathrm{N}}{0.04\ \mathrm{m^2}} = 5000\ \mathrm{Pa}$
(2) 拉力做的总功：
$W_{\mathrm{总}} = Fs = 120\ \mathrm{N} × 2\ \mathrm{m} = 240\ \mathrm{J}$
克服物块重力做的有用功：
$W_{\mathrm{有用}} = Gh = 200\ \mathrm{N} × 1\ \mathrm{m} = 200\ \mathrm{J}$
斜面的机械效率：
$\eta = \dfrac{W_{\mathrm{有用}}}{W_{\mathrm{总}}} × 100\% = \dfrac{200\ \mathrm{J}}{240\ \mathrm{J}} × 100\% \approx 83.3\%$
(3) 克服摩擦力做的额外功：
$W_{\mathrm{额外}} = W_{\mathrm{总}} - W_{\mathrm{有用}} = 240\ \mathrm{J} - 200\ \mathrm{J} = 40\ \mathrm{J}$
由$W_{\mathrm{额外}} = fs$变形得摩擦力：
$f = \dfrac{W_{\mathrm{额外}}}{s} = \dfrac{40\ \mathrm{J}}{2\ \mathrm{m}} = 20\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) 物块对地面的压强为$5000\ \mathrm{Pa}$；
(2) 斜面的机械效率约为$83.3\%$；
(3) 物块沿斜面滑动时所受摩擦力为$20\ \mathrm{N}$。
【知识点】
固体压强计算，机械效率计算，功的公式应用
【点评】
本题是斜面场景下的力学综合基础题，串联考察了压强、功、机械效率的核心知识点，难度梯度设置合理。求解斜面摩擦力时，初中阶段不通过力的分解计算，利用总功、有用功、额外功的差值关系推导是该类题型的常规解法，要避免直接用拉力减去重力的错误思路。
【难度系数】
0.7
10. 工人用如图甲所示的滑轮组运送建材上楼，每次运送量不定.滑轮组的机械效率随建材重力变化的关系图像如图乙所示，滑轮和钢绳间的摩擦力及绳重可忽略不计，g 取 10 N/kg.
(1)若工人在 1 min 内将建材匀速竖直向上提升了 12 m，作用在钢绳上的拉力为 200 N，求拉力做功的功率.
(2)当滑轮组的机械效率为 60%时，求此时建材的重力.
(1)若工人在 1 min 内将建材匀速竖直向上提升了 12 m，作用在钢绳上的拉力为 200 N，求拉力做功的功率.
(2)当滑轮组的机械效率为 60%时，求此时建材的重力.
答案
10. (1)由题图甲可知,承担物重的绳子段数n=2,则1 min内绳子自由端移动的距离$s=2h=2×12\ \mathrm{m}=24\ \mathrm{m}$,拉力做的功$W=Fs=200\ \mathrm{N}×24\ \mathrm{m}=4800\ \mathrm{J}$,拉力做功的功率$P=\dfrac{W}{t}=\dfrac{4800\ \mathrm{J}}{1×60\ \mathrm{s}}=80\ \mathrm{W}$ (2)由题图乙可知,当$\eta_1=50\%$时,建材重力$G_1=400\ \mathrm{N}$,由于滑轮和钢绳间的摩擦力及绳重忽略不计,则根据$\eta_1=\dfrac{G_1}{G_1+G_动}×100\%$可得,动滑轮的重力$G_动=\dfrac{G_1-\eta_1G_1}{\eta_1}=G_1=400\ \mathrm{N}$;当$\eta_2=60\%$时,由$\eta_2=\dfrac{G_2}{G_2+G_动}×100\%=\dfrac{G_2}{G_2+400\ \mathrm{N}}×100\%=60\%$可得,此时建材重力$G_2=\dfrac{0.6×400\ \mathrm{N}}{1-0.6}=600\ \mathrm{N}$.
解析
【分析】
解题思路：
1. 解第(1)问时，首先观察图甲的滑轮组结构，数出承担物重的绳子段数n=2，根据s=nh算出绳子自由端移动的距离，再用W=Fs计算拉力做的总功，最后根据功率定义式P=W/t求出拉力的功率。
2. 解第(2)问时，题目说明滑轮和钢绳的摩擦力、绳重都忽略不计，因此额外功仅来自动滑轮的重力，机械效率可以推导为η=W有/W总=Gh/(Gh+G动h)=G/(G+G动)。先从图乙读取已知条件：当建材重力G₁=400N时，机械效率η₁=50%，代入推导式求出动滑轮的重力G动，再将η₂=60%代入该公式，即可反求出此时对应的建材重力G₂。
【解析】
(1) 由图甲可知，承担物重的绳子段数n=2，
1min内建材上升高度h=12m，因此绳子自由端移动的距离：
$s = nh = 2×12\ \mathrm{m} = 24\ \mathrm{m}$
拉力F=200N，拉力做的总功：
$W = Fs = 200\ \mathrm{N} × 24\ \mathrm{m} = 4800\ \mathrm{J}$
做功时间t=1min=60s，拉力做功的功率：
$P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{4800\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} = 80\ \mathrm{W}$
(2) 由图乙可知，当建材重力$G_1=400\ \mathrm{N}$时，滑轮组的机械效率$\eta_1=50\%$，
由于不计滑轮和钢绳的摩擦力、绳重，额外功仅为提升动滑轮做的功，因此机械效率：
$\eta_1 = \dfrac{W_\mathrm{有}}{W_\mathrm{总}} = \dfrac{G_1h}{G_1h + G_\mathrm{动}h} = \dfrac{G_1}{G_1 + G_\mathrm{动}}$
代入数据$50\% = \dfrac{400\ \mathrm{N}}{400\ \mathrm{N} + G_\mathrm{动}}$，解得动滑轮重力$G_\mathrm{动}=400\ \mathrm{N}$
当机械效率$\eta_2=60\%$时，代入$\eta_2=\dfrac{G_2}{G_2 + G_\mathrm{动}}$得：
$60\% = \dfrac{G_2}{G_2 + 400\ \mathrm{N}}$
解得此时建材的重力$G_2=600\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) 拉力做功的功率为80W；(2) 机械效率为60%时建材的重力为600N。
【知识点】
滑轮组功率计算，机械效率推导应用，动滑轮重力求解
【点评】
本题是滑轮组机械效率的常规中档题型，核心考察不计绳重和摩擦时机械效率的特殊推导式，解题的关键是先利用图像给出的已知条件求出动滑轮的重力，这是本题的隐含中间量，要注意$\eta=\dfrac{G}{G+G_\mathrm{动}}$的公式仅在不计绳重、摩擦时成立，不可随意套用。
【难度系数】
0.6
解题思路：
1. 解第(1)问时，首先观察图甲的滑轮组结构，数出承担物重的绳子段数n=2，根据s=nh算出绳子自由端移动的距离，再用W=Fs计算拉力做的总功，最后根据功率定义式P=W/t求出拉力的功率。
2. 解第(2)问时，题目说明滑轮和钢绳的摩擦力、绳重都忽略不计，因此额外功仅来自动滑轮的重力，机械效率可以推导为η=W有/W总=Gh/(Gh+G动h)=G/(G+G动)。先从图乙读取已知条件：当建材重力G₁=400N时，机械效率η₁=50%，代入推导式求出动滑轮的重力G动，再将η₂=60%代入该公式，即可反求出此时对应的建材重力G₂。
【解析】
(1) 由图甲可知，承担物重的绳子段数n=2，
1min内建材上升高度h=12m，因此绳子自由端移动的距离：
$s = nh = 2×12\ \mathrm{m} = 24\ \mathrm{m}$
拉力F=200N，拉力做的总功：
$W = Fs = 200\ \mathrm{N} × 24\ \mathrm{m} = 4800\ \mathrm{J}$
做功时间t=1min=60s，拉力做功的功率：
$P = \dfrac{W}{t} = \dfrac{4800\ \mathrm{J}}{60\ \mathrm{s}} = 80\ \mathrm{W}$
(2) 由图乙可知，当建材重力$G_1=400\ \mathrm{N}$时，滑轮组的机械效率$\eta_1=50\%$，
由于不计滑轮和钢绳的摩擦力、绳重，额外功仅为提升动滑轮做的功，因此机械效率：
$\eta_1 = \dfrac{W_\mathrm{有}}{W_\mathrm{总}} = \dfrac{G_1h}{G_1h + G_\mathrm{动}h} = \dfrac{G_1}{G_1 + G_\mathrm{动}}$
代入数据$50\% = \dfrac{400\ \mathrm{N}}{400\ \mathrm{N} + G_\mathrm{动}}$，解得动滑轮重力$G_\mathrm{动}=400\ \mathrm{N}$
当机械效率$\eta_2=60\%$时，代入$\eta_2=\dfrac{G_2}{G_2 + G_\mathrm{动}}$得：
$60\% = \dfrac{G_2}{G_2 + 400\ \mathrm{N}}$
解得此时建材的重力$G_2=600\ \mathrm{N}$
【答案】
(1) 拉力做功的功率为80W；(2) 机械效率为60%时建材的重力为600N。
【知识点】
滑轮组功率计算，机械效率推导应用，动滑轮重力求解
【点评】
本题是滑轮组机械效率的常规中档题型，核心考察不计绳重和摩擦时机械效率的特殊推导式，解题的关键是先利用图像给出的已知条件求出动滑轮的重力，这是本题的隐含中间量，要注意$\eta=\dfrac{G}{G+G_\mathrm{动}}$的公式仅在不计绳重、摩擦时成立，不可随意套用。
【难度系数】
0.6
